专题18.1 电能和电功（解析版）

第十八章电功率专题18.1电能和电功一、学习目标1.了解电能和我们生活的关系，知道电能的单位。2.会读家用电能表，会通过电能表计算家庭电费，有节约用电的意识。3.从能的转化角度认识电能，能结合生活实例分析电能转化是通过电流做功实现的。4.通过实例理解电流做功的多少跟电流大小、电压高低和通电时间有关，能利用电功公式进行相关计算。二、课标要求结合实例理解电功知识点1：电能及其计量1.电能可从其他形式的能量转化而来，也可以转化为其它形式的能量。2.电能用W表示，常用单位是千瓦时（kW·h），又叫“度”，在物理学中能量的通用单位是焦耳（J），简称焦。1kW•h=3.6×106J。3.电能表是测量消耗电能多少的仪器。4.理解电能表表盘上几个重要参数的物理意义。注意：测量电功的工具是电能表，其几个重要参数的物理意义（1）“220”是指这个电能表应该在220V的电路中使用；（2）“10（20）A”指这个电能表的标定电流为10A，允许通过的最大电流为20A；（3）“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用；（4）“2500revs/（kW•h）”指这个电能表每消耗一千瓦时的电能，转盘转过2500转。知识点2：电功1.电能转化为其他形式能的过程是电流做功的过程，电流做了多少功就消耗了多少电能，也就是有多少电能转化为电流做功。实质上，电功就是电能，也用W表示，通用单位是J，常用单位是千瓦时（kW•h）。2.求解电功的公式为W=UIt【例题1】小明家的电能表月初示数如图3所示，月底示数为941.4kW•h，若用电价格为0.7元/度，则小明家该月电费为______元。

【答案】140

【解析】消耗的电能为：941.4kW•h-741.4kW•h=200kW•h=200度

则小明家该月的电费为：200度×0.7元/度=140元【例题2】如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。（1）求电源电压；（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。【答案】（1）电源电压为12V；（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电路为R2的简单电路，电流表测通过的电流，则电流表的示数：I2＝＝＝1.2A；（3）当闭合开关S1、S2、S时，R1与R2并联，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，通过R1、R2的电流不变，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以，干路电流：I＝I1+I2＝0.4A+1.2A＝1.6A，通电100s整个电路消耗的电能：W＝UIt＝12V×1.6A×100s＝1920J。一、选择题1.家用电能表读数所用的单位是（）A．千瓦 B．千瓦时 C．库仑 D．伏特【答案】B．【解析】电能表是测量家庭用电器消耗电能总量的仪表，其单位是千瓦时，简称度．A．千瓦是电功率的单位，而电能表是测量电能（或电功）的，故A不合题意；B．电能表是测量家庭用电器消耗电能总量的仪表，其单位是千瓦时（度）．故B符合题意；C．库化是电量的单位，而电能表是测量电能（或电功）的，故C不合题意；D．伏特是电压的单位，电能表是测量电能（或电功）的，故D不合题意．2．如图是小王家的电能表，下列说法正确的是（）A．电能表的读数为56378kW•h B．这个电能表正常工作的电压为380V C．这个电能表要在20A的电流下才能正常工作 D．小王家用电器每消耗1度电，电能表指示灯闪烁1600次【答案】D【解析】（1）电能表显示数字中最后一位是小数，单位为kW•h；（2）表盘上“220V”表示电能表应该接在220V的电路中使用；（3）20A表示电能表正常工作时允许通过的最大电流；（4）“1600imp/（kW•h）”表示用电器每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁1600次。A．电能表显示数字中最后一位是小数，单位为kW•h，则图中电能表示数为5637.8kW•h，故A错误；B．表盘上“220V”表示电能表的正常工作电压为220V，故B错误；C．20A表示该电能表正常工作时允许通过的最大电流，故C错误；D．“1600imp/（kW•h）”表示用电器每消耗1kW•h（1度）的电能，电能表的指示灯闪烁1600次，故D正确。二、填空题1．电流所做的功叫_______.电功国际单位是_____，常用单位有度（千瓦时），1度=1千瓦时=_____焦耳。【答案】电功，焦耳。3.6×106【解析】记忆电功定义，记忆其单位及其换算。其中单位换算也可以推导出来。2．利用W=UIt计算电功时注意：（1）式中的W、U、I和t是对同一段____而言；（2）计算时单位要_____；（3）已知任意的三个量都可以求出第______个量。【答案】电路；统一；四。【解析】电功计算公式中的每一个物理量都是对应同一个导体或者同一段电路，体现一一对应关系。计算时各个物理量单位都要统一。已知任意的三个量都可以求出第四个量。2.如图所示的电能表的读数是____kW·h；若该电能表的表盘转了360转，则此时的用电器消耗了_____kW·h的电能。【答案】201.8；0.6【解析】测量电流做功或消耗的电能，可以利用电能表来测量，需要注意的是电能表的最后一位是小数；通过电能表的表盘可以看出，每消耗一度电转盘转动600圈，结合题目给出的转盘转动的圈数求解消耗的电能。电能表的读数是201.8kW·h。若该电能表的表盘转了360转，则此时用电器消耗了W=故此时用电器消耗了0.6kW4．某导体两端的电压为6伏，10秒内通过该导体横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为安，这段时间内电流做功为焦；若将该导体两端的电压调整为30伏，其电阻为欧。【答案】0.3；18；20。【解析】（1）知道10秒内通过该导体横截面的电荷量，根据I=求出通过该导体的电流，又知道导体两端的电压，根据W=UIt=UQ求出电流做的功，根据I=求出导体的电阻；（2）电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与两端的电压和通过的电流无关。通过该导体的电流：I===0.3A；这段时间内电流做功：W=UIt=UQ=6V×3C=18J；由I=可得，导体的电阻：R===20Ω，因电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，所以，将该导体两端的电压调整为30伏，导体的电阻仍为20Ω不变。5.李芳家的电子式电能表表盘上标有“3000imp/（kW•h）”的字样，其含义是电路每消耗lkW•h的电能，电能表上指示灯闪烁3000次。她把家中的其他用电器都与电源断开，仅让一个用电器工作3min，发现电能表指示灯闪烁了60次。该用电器在上述时间内消耗的电能为kW•h。【答案】0.02。【解析】3000imp/kW•h含义是：电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次；据此求指示灯闪烁60次消耗的电能。由电能表的盘上标有“3000imp/（kW•h）”。可知电路中每消耗1kW•h的电能，电能表的指示灯闪烁3000次；指示灯闪烁60次消耗的电能：WkW•h＝0.02kW•h。三、计算题1.如图所示的电路中，电阻R1=10Ω，电源电压保持不变，闭合开关后，电流表A1的示数为0.6A，干路中电流表A的示数为0.9A。求：（1）R1两端的电压；（2）通过R2的电流；（3）R2的阻值；（4）通电20s，电路消耗的电能。【答案】（1）6V（2）0.3A（3）20Ω（4）108J【解析】（1）U1=I1R1=0.6A×10Ω=6V（2）I2=I－I1=0.9A－0.6A=0.3A（3）U=U1=U2=6VR2=20Ω（4）W=UIt=6V×0.9A×20s=108J2.如图所示的电路，电源电压保持不变，R1＝30Ω，R2＝10Ω．当闭合开关S1、S，断开S2时，电流表的示数为0.4A。（1）求电源电压；（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，求电流表的示数；（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，求整个电路消耗的电能。【答案】（1）电源电压为12V；（2）当闭合开关S2、S，断开S1时，电流表的示数为1.2A；（3）当闭合开关S1、S2、S时，通电100s，整个电路消耗的电能为1920J。【解析】（1）当闭合开关S1、S，断开S2时，电路为R1的简单电路，电流表测通过的电流，由I＝可得，电源电压：U＝I1R1＝0.4A×30Ω＝12V；（2）当闭合开关S2、S，断开S